Magnetfeldabhängige Anordnung zum Tasten eines Signalgebers unter
Verwendung eines Transistoroszillators Zum Anregen von Schnellschaltern, z. B. zur
präzisen schnellen und selbsttätigen Steuerung von Werkzeugmaschinen, Walzwerken
usw., sind Schalthandlungen vorzunehmen, an die im Zuge der fortschreitenden Automation
fortwährend gesteigerte Anforderungen gestellt werden. Diese Schalter müssen in
überaus kurzer Zeit sicher auf kleinste Steuerleistungen reagieren und an die jeweils
nachgeschaltete Regelungsanordnung ein Meldesignal liefern. Diese Anforderungen
sind mit mechanischen Schaltelementen nur schwer zu erfüllen. Die Schaltzeiten dieser
Elemente sind im allgemeinen so groß, daß z. B. die Regelgeschwindigkeit einer Halbleitersteuerung
durch das Anregeglied zu sehr beeinträchtigt würde.Magnetic field-dependent arrangement for keying a signal generator below
Use of a transistor oscillator To excite high-speed switches, e.g. B. to
precise, fast and automatic control of machine tools, rolling mills
etc., switching operations are to be carried out in the course of advancing automation
continuously increasing demands are made. These switches must be in
React safely to the smallest tax payments in an extremely short time and to the respective
downstream control arrangement deliver a message signal. These requirements
are difficult to achieve with mechanical switching elements. The switching times of these
Elements are generally so large that e.g. B. the control speed of a semiconductor controller
would be affected too much by the stimulating member.
Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetfeldabhängige Anordnung
zum Tasten eines Signalgebers, wobei ein Transistoroszillator verwendet wird, mit
dessen Laststromkreis ein die Signalspannung erregender Schwingkreis in Reihe liegt
und dessen Steuerstromkreis an den Schwingkreis rückgekoppelt ist. Erfindungsgemäß
liegt im Rückkopplungskreis ein magnetfeldabhängiger Widerstand, dessen Widerstandswert
bei einer magnetischen Erregung die Anschwingbedingung erfüllt.The invention relates to a magnetic field-dependent arrangement
for keying a signal generator using a transistor oscillator with
whose load circuit is an oscillating circuit which excites the signal voltage
and whose control circuit is fed back to the resonant circuit. According to the invention
there is a magnetic field-dependent resistor in the feedback circuit, its resistance value
in the case of magnetic excitation, the oscillation condition is met.
Die Kombination eines magnetfeldabhängigen Widerstandes in Verbindung
mit einem Oszillatorschwingkreis stellt einen Schalter dar, der - bedingt durch
die Oszillatorfrequenz - sehr schnell ein- bzw. ausschaltet (., 10-4 Sekunden bei
30 kHz) und der kontaktlos durch einen Eisenkern, durch einen Magneten bzw. durch
kleine Strom- oder Spannungsänderungen angeregt werden kann.The combination of a magnetic field-dependent resistor in connection
with an oscillator circuit represents a switch that - due to
the oscillator frequency - switches on or off very quickly (., 10-4 seconds at
30 kHz) and the contactless by an iron core, by a magnet or by
small changes in current or voltage can be excited.
Im folgenden wird das in der F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel
näher beschrieben.In the following, this is shown in FIG. 1 illustrated embodiment
described in more detail.
An einer Gleichspannungsquelle liegt die Primärwicklung n1 eines Transformators
TR in Reihe mit dem Laststromkreis (Kollektor-Emitter) eines Transistors T und mit
dem Widerstand R4, dem der Kondensator C2 parallel geschaltet ist. Parallel zur
Primärwicklung n, des Transformators TR liegt der Schwingkreiskondensator C3. Der
Transformator TR besitzt außerdem zwei weitere Wicklungen, eine Rückkopplungswicklung
n2 und eine Ausgangswicklung n3. Die Rückkopplungswicklung n2 hat eine Anzapfung,
die mit dem Steueranschluß des Transistors T (Basis) unmittelbar verbunden ist.
Ein Ende der Sekundärwicklung ist über den Widerstand R3, das andere über den magnetfeldabhängigen
Widerstand RF mit einer Klemme A konstanten Potentials verbunden. Diese Klemme A
ist an den Mittelabgriff zweier in Reihe geschalteter Widerstände R1 und R2 angeschlossen,
die gleichfalls an der Gleichspannungsquelle liegen. Außerdem ist dem Widerstand
R3, der an den gleichen Leiter herangeführt ist wie der Widerstand R4, ein Kondensator
Cl als Wechselspannungskurzschlußglied parallel geschaltet. Die Ausgangswicklung
n3 des Transformators TR ist über zwei Gleichrichter Dl und D, in Mittelpunktschaltung
an die Ausgangsklemmen angeschlossen. Diese Klemmen sind zur Spannungsglättung über
den Kondensator C4 verbunden.The primary winding n1 of a transformer is connected to a DC voltage source
TR in series with the load circuit (collector-emitter) of a transistor T and with
the resistor R4 to which the capacitor C2 is connected in parallel. Parallel to
Primary winding n of the transformer TR is the resonant circuit capacitor C3. Of the
Transformer TR also has two additional windings, a feedback winding
n2 and an output winding n3. The feedback winding n2 has a tap,
which is directly connected to the control terminal of the transistor T (base).
One end of the secondary winding is via the resistor R3, the other via the magnetic field-dependent
Resistor RF connected to a terminal A of constant potential. This clamp A
is connected to the center tap of two series-connected resistors R1 and R2,
which are also connected to the DC voltage source. Also, the resistance is there
R3, which is brought up to the same conductor as the resistor R4, a capacitor
Cl connected in parallel as an alternating voltage short-circuit element. The output winding
n3 of the transformer TR is via two rectifiers Dl and D, in the midpoint connection
connected to the output terminals. These terminals are over for voltage smoothing
connected to capacitor C4.
Die Primärwicklung n1 des Transformators TR stellt mit dem parallel
geschalteten Schwingkreiskondensator C3 einen Oszillator-Schwingkreis dar, der eine
genügend hohe Schwingfrequenz, z. B. 30 kHz, besitzen möge. Der Transistor T ist
über den Abgriff der Rückkopplungswicklung n2 an den Oszillatorschwingkreis rückgekoppelt.
Die Rückkopplungsspannung liegt zwischen der Klemme A konstanten Potentials und
dem Abgriff der Rückkopplungswicklung n2, der mit dem Steueranschluß des Transistors
T (Basis) verbunden ist. Das Potential der Klemme A wird durch entsprechende Wahl
der Widerstände R1 und Ra so eingestellt, daß zwischen ihm und dem Steueranschluß
des Transistors bei dem gewünschten Transistorstrom und dem dadurch gegebenen Spannungsabfall
am Widerstand R4 keine Gleichspannung auftritt. Der Widerstand R3 ist so dimensioniert,
daß die Rückkopplungsspannung ux bei dem Grundwiderstand des magnetfeldabhängigen
Widerstandes RF Null ist oder eine solche Phasenlage hat, daß der Schwingkreis nicht
erregt wird. Gelangt der Widerstand RF in ein Magnetfeld mit wachsender Induktion
B, so vergrößert sich sein Widerstandswert. Die Rückkopplungsspannung wird zunächst
Null und wächst bei weiterwachsendem Widerstand RF wieder an, hat aber ihre Phasenlage
um 180° verändert, da die Ortskurve der Rückkopplungsspannung bei veränderlichem
magnetfeldabhängigem Widerstand RF eine durch den Nullpunkt
gehende
Gerade darstellt. Die um 180° gedrehte Rückkopplungsspannung regt nun den Oszillator-Schwingkreis
an. An der Ausgangswicklung n3 des Transformators TR entsteht eine Spannung; diese
wird gleichgerichtet und kann als Ausgangssignal an den Ausgangsklemmen abgenommen
werden. Als Beispiel für die Dimensionierung seien folgende Werte angegeben:
RF . . . . . . . . Feldplatte mit einem Grundwider-
stand von etwa 100 Ohm
R1 = R2 .... 10 kOhm
R3 ......... 100 Ohm
R.. . . . . . . . . . 2,4 kOhm
Cl ......... 50nF
C2 ......... 5 #tF
C3 ......... 0
C. . . . . . . . . . 3,3 nF
T . . . . . . . . . . Transistor TF 65/30
Dl, DZ ..... Germaniumdioden RL 44
TR . . . . . . . . Transformator mit Siferrit Schalen-
kern 23' - 17 aus 1100 N 22
AL . . . . . . . . . 400 nH/Wdg2
n1 . . . . . . . . . 150 Windungen 0,2 mm CuL
n2 . . . . . . . . . 2 - 12 Windungen 0,2 mm CuL
n3 . . . . .. . . . 2 - 320 Windungen 0,1 mm CuL
Bei dieser Bemessung erhält man für die Ausgangsspannung in Abhängigkeit vom Feldplattenwiderstand
bei unterschiedlichen Speisespannungen den in F i g. 2 dargestellten Verlauf und
für verschiedene Belastungswiderstände Rd an den Ausgangsklemmen ergeben sich die
in F i g. 3 bezeichneten Kurven. Wie aus den F i g. 2 und 3 zu ersehen ist, hat
diese Schaltungsanordnung die Eigenschaft, daß schon bei sehr kleiner Widerstandsänderung
des magnetfeldabhängigen Widerstandes RF der Transistor T voll ausgesteuert
wird, so daß - bedingt durch die hohe Schwingfrequenz - die Ausgangsspannung schon
nach kürzester Zeit ansteht. Die Kondensatoren Cl und C2 wirken als Kurzschluß für
die Wechselspannung.The primary winding n1 of the transformer TR, together with the resonant circuit capacitor C3 connected in parallel, represents an oscillator resonant circuit which has a sufficiently high oscillation frequency, e.g. B. 30 kHz, may have. The transistor T is fed back to the oscillator circuit via the tap on the feedback winding n2. The feedback voltage is between the terminal A of constant potential and the tap of the feedback winding n2, which is connected to the control terminal of the transistor T (base). The potential of the terminal A is set by appropriate selection of the resistors R1 and Ra so that no DC voltage occurs between it and the control terminal of the transistor at the desired transistor current and the resulting voltage drop across the resistor R4. The resistor R3 is dimensioned so that the feedback voltage ux at the basic resistance of the magnetic field-dependent resistor RF is zero or has such a phase position that the resonant circuit is not excited. If the resistance RF gets into a magnetic field with increasing induction B, its resistance value increases. The feedback voltage initially becomes zero and increases again as the resistance RF increases, but has changed its phase position by 180 °, since the locus of the feedback voltage represents a straight line going through the zero point when the resistance RF varies as a function of the magnetic field. The feedback voltage, rotated by 180 °, now stimulates the oscillator circuit. A voltage arises at the output winding n3 of the transformer TR; this is rectified and can be taken as an output signal at the output terminals. The following values are given as an example of the dimensioning: RF. . . . . . . . Field plate with a basic resistance
stood by about 100 ohms
R1 = R2 .... 10 kOhm
R3 ......... 100 ohms
R ... . . . . . . . . 2.4 kOhm
Cl ......... 50nF
C2 ......... 5 #tF
C3 ......... 0
C. . . . . . . . . 3.3 nF
T. . . . . . . . . . Transistor TF 65/30
Dl, DZ ..... germanium diodes RL 44
TR. . . . . . . . Transformer with siferite shell
core 23 ' - 17 made of 1100 N 22
AL. . . . . . . . . 400 nH / turn2
n1. . . . . . . . . 150 turns 0.2 mm copper wire
n2. . . . . . . . . 2 - 12 turns 0.2 mm copper wire
n3. . . . ... . . 2 - 320 turns 0.1 mm copper wire
With this dimensioning, the output voltage is obtained as a function of the field plate resistance with different supply voltages as shown in FIG. 2 and for various load resistances Rd at the output terminals the results in FIG. 3 designated curves. As shown in FIGS. 2 and 3, this circuit arrangement has the property that even with a very small change in resistance of the magnetic field-dependent resistor RF, the transistor T is fully controlled so that - due to the high oscillation frequency - the output voltage is available after a very short time. The capacitors C1 and C2 act as a short circuit for the alternating voltage.